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合成氨指由氮和氢在高温高压和催化剂存在下直接合成的氨,为一种基本无机化工流程。现代化学工业中,氨是化肥工业和基本**化工的主要原料。
发现过程
合成氨合成塔
德国化学家哈伯(F.Haber,1868-1934)从1902年开始研究由氮气和氢气直接合成氨。 [2] 于1908年申请,即“循环法”,在此基础上,他继续研究,于1909年改进了合成,氨的含量达到6上。这是工业普遍采用的直接合成法。反应过程中为解决氢气和氮气合成转化率低的问题,将氨产品从合成反应后的气体中分离出来,未反应气和新鲜氢氮气混合重新参与合成反应。
合成氨反应式如下:(该反应为可逆反应,等号上反应条件为:“高温高压”,下为:“催化剂”)
合成氨工业在20世纪初期形成,开始用氨作火工业的原料,为服务,次世界大战结束后,转向为农业、工业服务。随着科学技术的发展,对氨的需要量日益增长。
原料组成
合成氨的主要初始原料可分为固体原料、液体原料和气体原料。如天然气、石脑油、重质油和煤(或焦炭)等。 [3]
①天然气制氨。天然气先经脱硫,然后通过二次转化,再分别经过一氧化碳变换、二氧化碳脱除等工序,得到的氮氢混合气,其中尚含有一氧化碳和二氧化碳约0.10.3体积),经甲烷化作用除去后,制得氢氮摩尔比为3的纯净气,经压缩机压缩而进入氨合成回路,制得产品氨。以石脑油为原料的合成氨生产流程与此流程相似。
②重质油制氨。重质油包括各种深度加工所得的渣油,可用部分氧化法制得合成氨原料气,生产过程比天然气蒸气转化法简单,但需要有空气分离装置。空气分离装置制得的氧用于重质油气化,氮作为氨合成原料外,液态氮还用作脱除一氧化碳、甲烷及氩的洗涤剂。
③煤(焦炭)制氨。随着石油化工和天然气化工的发展,以煤(焦炭)为原料制取氨的方式在世界上已很少采用。中国能源结构上存在多煤缺油少气的特点,煤炭成为主要的合成氨原料,天然气制氨工艺则受到严格限制。
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